磁敏线、磁阻抗元件及磁阻抗传感器制造技术

本发明专利技术提供一种磁敏线、磁阻抗元件及磁阻抗传感器，该磁敏线具有涡流自旋结构，因此在其内部不存在磁畴壁，具有磁滞大致为零的优良的磁滞特性。因此，与使用了现有的磁敏线的MI传感器相比，大幅度地提高了在MI传感器的测量范围内的相对于外加磁场的输出电压特性的直线性。采用该磁敏线，能够提供一种与现有的相比更高精度的磁阻抗（MI）元件以及使用了该MI元件的传感器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种磁敏线、磁阻抗元件及磁阻抗传感器，该磁敏线具有涡流自旋结构，因此在其内部不存在磁畴壁，具有磁滞大致为零的优良的磁滞特性。因此，与使用了现有的磁敏线的MI传感器相比，大幅度地提高了在MI传感器的测量范围内的相对于外加磁场的输出电压特性的直线性。采用该磁敏线，能够提供一种与现有的相比更高精度的磁阻抗（MI）元件以及使用了该MI元件的传感器。【专利说明】磁敏线、磁阻抗元件及磁阻抗传感器本申请是申请号为200980111118.9(国际申请号为PCT/JP2009/001316)、中国国家阶段进入日为2010年9月27日(国际申请日为2009年3月25日)、专利技术名称为“磁敏线、磁阻抗元件及磁阻抗传感器”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及磁滞特性优良的磁敏线、使用了该磁敏线的磁阻抗元件(以下记作“MI元件”)及磁阻抗传感器(以下记作“MI传感器”)。
技术介绍
公知在高频率的脉冲电流流过CoFeSiB类合金的非晶丝时，由于该非晶丝的集肤效应使阻抗根据磁场而发生变化的磁阻抗效应(以下记作“MI效应”)。利用由缠绕在非晶丝上的检测线圈检测出该阻抗变化的MI元件的高感度磁传感器，即MI传感器，现在被用于手机等。但是，现有的传感器存在磁滞特性差的问题。该问题是由作为磁敏线的非晶丝的磁畴结构引起的。例如在再公表特许W02005/019851号公报中公开了作为现有的MI传感器所使用的磁敏线。在该公报中公开了有进行了张力退火的长为20 pm的非晶丝和使用了该非晶丝的长为Imm以下、高为0.5mm的MI元件。但是，在该公报中公开的非晶丝的磁滞特性大大约有2%左右。图6是示意性地表示构成这种现有的磁敏线的非晶丝内部的磁畴结构的立体图。磁敏线9根据磁畴结构的不同分为表层部91和芯部92两层。在表层部91内，自旋朝向固定的圆周方向。因此，自旋整体作为圆周形成为闭合状态，表层部91内完全不存在磁畴壁。另一方面,在位于表层部91内周侧的芯部92内具有多磁畴结构，并存在较多的磁畴壁。另外，在表层部91和芯部92的界面处，由于各自旋的方向不连续地变化，因此也存在磁畴壁。这种现有的磁敏线9在表层部91内具有自旋朝向一定的圆周方向的自旋结构(排列)，芯部92内具有多磁畴结构，整体为磁复合结构。而且，存在于芯部92的多磁畴结构部分的磁畴壁和存在于表层部91与芯部92的界面处磁畴壁成为使磁敏线9或使用该磁敏线9的传感器的磁滞特性劣化的原因。专利文献1:再公表特许W02005/019851号公报
技术实现思路
本专利技术提供一种适用于磁传感器等的磁滞特性优良的磁敏线和使用了该磁敏线的MI元件及MI传感器。磁滞的发现起因于当外加磁场时，具有多磁畴结构的磁敏线内部的磁畴壁会进行移动。因此本专利技术人首先想到了使具有磁畴壁的多磁畴结构变成完全没有磁畴壁的涡流自旋(vortex-spin)结构,并首次成功地得到了润流自旋结构的磁敏线。通过发展该成果,完成了以下所述的一系列的本专利技术。磁敏线( I)本专利技术的磁敏线的特征在于具有涡流自旋结构。在此“涡流自旋结构”是指，在非晶丝表层部各自旋沿一定的圆周方向连续地排列，并且在作为该表层部的内周侧的内侧部成为随着靠近非晶丝的中心各自旋逐渐地从圆周方向向着轴向旋转，并在该非晶丝的中心处朝向轴向的、连续的自旋排列的结构。其中，在此所说的“自旋”是指单位原子的磁矩。另外，涡流自旋结构也可以仅由上述内侧部的结构构成。根据非晶丝的组成、内部应力、形状的不同，内侧部所占有的区域或大、或小。(2)图1是对具有涡流自旋结构的磁敏线进行示意性说明的立体剖视图。剖面A是与磁敏线的轴向垂直的面，剖面B是在沿磁敏线的轴向的中央部切断的面。磁敏线I由自旋排列不同的表层部11和内侧部12两层构成。首先对表层部11进行说明。在剖面A的表层部11内自旋朝向一定的圆周方向。因此，自旋作为整体连续地排列，在圆周方向上呈闭合(循环或环流)，表层部11内完全不存在磁畴壁。而且，在构成表层部11的剖面B的X1-X2-X3-Y1区域(在图1中，作为代表例由线X1-X5表示)内存在的各自旋是与表层部11的最外侧表面相同的自旋排列。接下来对内侧部12的自旋排列进行说明。在剖面B上的Y1-X3-X6-Y3区域(在图1中，作为代表例由线X5-X6表示)内，在表层部11和内侧部12的边界(X5)处的自旋与表层部11的自旋是相同方向。随着从X5向X6靠近，即随着靠近轴中心，自旋的方向逐渐地从圆周方向向轴向倾斜，并在轴中心(X6)处与轴向(磁敏线I的中心线方向)的方向一致。像这样的自旋倾斜排列也同样地存在于剖面B上的线Y1-Y2上，而且同样地存在于剖面B的Y1-X3-X6-Y3区域内的任意部分。这样一来,在本专利技术的磁敏线I的内侧部12不存在磁畴壁。另外,在表层部11和内侧部12的边界处，自旋连续地排列，也不存在磁畴壁。在本专利技术中，称这样的自旋排列整体为涡流自旋结构。其中，在本说明书中所说的“自旋排列”主要是指各自旋的磁矩的分布状况，也适当地简称“自旋排列”为“自旋”。(3)本专利技术的磁敏线例如用于MI传感器。MI传感器的概略如下。根据作为所施加磁场的外加磁场的大小，所有的自旋向该外加磁场的方向倾斜。如果脉冲电流流过磁敏线，则由于该脉冲电流而在磁敏线的圆周方向上形成磁场，使磁敏线内的自旋朝向圆周方向。MI传感器通过拾取线圈检测该磁敏线的由自旋的旋转引起的变化、或检测该磁敏线的阻抗变化。磁敏线的附加结构对使本专利技术进一步具体化的附加结构进行说明。另外，以下所述的内容不仅适用于本专利技术的磁敏线，而且还适用于使用了该磁敏线的MI元件或MI传感器。而且对于本专利技术的磁敏线而言，从下述的内容中任意选出的一个或两个以上的结构都能得到上述的结构。另外，每一种实施方式是否最好，根据对象、要求性能等的不同而不同。(I)在此内侧部的厚度(图1的内侧部11的“d”)最大能够取到磁敏线的半径。本专利技术的涡流自旋结构不是薄膜等的二维的结构(纳米点的区域)，而是三维的结构。与该三维的涡流自旋结构相关的想法本专利技术是首例。与不仅检测自旋的旋转而且检测磁畴壁的移动的现有的三维的结构不同，本专利技术的涡流自旋结构中不存在磁畴壁(磁畴)。因此，本专利技术的MI传感器只完全检测出自旋的旋转、具有磁滞为零的优良的效果。因此，本专利技术也是没有磁畴壁(磁畴)的磁敏线。另外，优选本专利技术的磁敏线由主相为非晶质、零磁致伸缩的软磁性合金构成。由此，能够得到具有涡流自旋结构的磁敏线，或没有磁畴壁(磁畴)的磁敏线。在此“零磁致伸缩”是指磁致伸缩的绝对值小于10_6。例如，在科罗纳(CORONA)社出版的《磁传感器理工学》(磁気七 >寸理工学)的第13页中记述有:“(C0Fe)8。(SiB)20耔 ,Fe/Co力5約0.07乃i务、磁歪D絶対値力5 1(T6未満t & V、子乃I《瓜乃磁歪奁零磁歪七+石(在(CoFe)8tl (SiB)20中，在Fe/Co为约0.07时，磁致伸缩的绝对值小于10_6，将该程度的磁致伸缩称为零磁致伸缩。)”因此，如上所述，本专利技术的零磁致伸缩也是该程度。优选本专利技术的磁敏线由零磁致伸缩的Co-Si类合金构成，更加优选由Co-S1-B类合金构成，特别优选由Co-Fe-S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁敏线，由零磁致伸缩的Co?Fe?Si?B类软磁性合金的非晶丝构成，其特征在于，通过在对所述非晶丝施加30～2000MPa的张力的同时实施在未完全结晶化的温度内对所述非晶丝进行加热的热处理而得到，所述磁敏线的直径为0.5～15μm。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：本藏义信，山本道治，滨田典彦，下出晃宏，
申请(专利权)人：爱知制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：